【原】脑声常谈丨大小鼠Y迷宫测试（电刺激版）结果的影响因素分析

脑声常谈 2024-05-16 发布于上海

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Y迷宫也称三等分辐射式迷路箱，由等长的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ臂和三者的交界区组成。箱底铺设直径0.2cm，长14cm，间距1cm的电栅。臂的内壁均贴有可导电的薄层铜片。每臂长45cm，顶端各装一盏15W的刺激信号灯。Y型迷宫的控制面板有电压控制按钮、延时控制按钮和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、04个琴键，当分别按下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ键时，相应臂的信号灯亮，此时该臂不通电为安全区（红灯区）另外无灯光的两臂及交界区均通电而成为非安全区（电击区）。按下0键，则三臂均不通电，但交界区通电。实验开始时，让大鼠在起步区（大鼠开始所在的臂）适应3～5min，然后按一定规律或随机转换琴键开关以变换安全区与电击区的位置，观察动物学会逃离电击区而进入安全区的反应能力。开始训练时，大鼠受电击逃离起步区后可能跑向非安全区，并在电击作用下最终才跑至安全区（被动回避反应）。故会出现错误反应。多次训练后，安全区灯亮，电刺激尚末开始时大鼠立即逃往安全区，即为形成明暗辨别条件反射（主动回避反应）。

正误判定的标准

主要有大鼠受电击后从起步区直接逃到安全区为“正确反应”，若逃到无灯光的任何另一臂，则记为“错误反应”。以大鼠在足底通电后10s内一次性跑向安全区为正确反应，否则为错误反应。后者考虑了时间因素，可反映大鼠反应时间的长短，因而较为合理。另外，二者都强调了“直接”或“一次性”，即如果大鼠向所在的起步区逆向逃窜也应归为“错误反应”。

观察指标

达标所需的训练次数（电击次数、反应次数、测试次数）：用动物学习达到学会标准前所需的测试数，表示其空间分辩反应的学习记忆成绩。所需次数越少说明学习速度越快或学习能力越强；所需次数增多，提示学习记忆能力下降。
达标所需的天（日）数：记录每只大鼠达到学会标准所用的日数。平均达标所需的日数越多，表示达到学会标准所需时间越长则学习、记忆成绩下降。
错误反应次数（error number，EN）：一个实验日完成所有反应中错误反应的次数。
全天总反应时间（total reaction time，TRT）：动物的反应时（潜伏期）指从信号灯亮开始至大鼠第1次逃至灯亮区为止所耗的时间，全天总反应时是一个实验日（全天）完成所有反应（包括正确反应和错误反应）所需时间。EN反映大鼠反应的正确程度TRT则反映大鼠反应时间的长短,可综合评价大鼠的学习记忆能力。
主动回避率：大鼠在灯亮后但未通电的5s内完成逃避反应的次数占总反应次数的百分率。安全区灯亮，电刺激尚未开始时，大鼠即逃往安全区，表明大鼠已经形成了明暗辨别条件反射（主动回避反应）。
正确反应率（行为正确率）：正确反应数占总测试数的百分比。全组正确率：学会动物数占该组动物总数的百分比。
3d学会率：训练第3d达学会标准的动物数占该组动物总数的百分比。

达标（学会）标准

①以连续10次中有9次或以上正确反应（正确反应率≥90％）定为学会标准。②连续10次电击均为正确反应。③以连续20次测试中有18次或以上正确反应（行为正确率≥90％）为达学会标准。④每个实验日进行20次训练测试，以EN≤2次，TRT≤120s作为判定大鼠学会的标准。因为EN反映大鼠反应的正确程度,TRT反映大鼠反应时间的长短,可综合评价大鼠的学习记忆能力，因而此标准更为合理。以上为每只大鼠达标（学会）标准，全组大鼠达标（学会）标准为全组正确率（学会动物数／该组动物总数×100％）达85％以上。

筛（预）选

①将大鼠放入Y型迷宫箱中适应3～5min后，给予适当电击，至其对3臂均探索进入为止。选择活跃，对电击反应较敏感，逃避反应迅速者供测试用。淘汰反应过于迟钝或特别敏感的大鼠。②预选出达到连续2次正确反应电击次数≤3次，对电击反应较敏感的大鼠供实验用。③在上述初步筛选的基础上，通过正式迷宫训练，陶汰达不到学会标准（学不会）的大鼠。因为有些大鼠本身存在学习记忆障碍，而仅仅通过前两项筛选难以发现。所以严格来说，第3种筛选方法是最彻底的，但这种方法只能对大鼠进行记忆保持（再现）能力的测试。因为在进行实验处理（建模或给药）前，所有被挑选下来的大鼠都通过了学习测试。

学习测试

无论采取以下哪一种方法进行学习测试，共同的一点是实验时先将大鼠放入迷宫中适应3～5min，然后才开始正式实验。①随机休息法：安全区以无规则次序变换，以训练大鼠辨别灯光刺激及安全方位的能力。大鼠受电击后逃到安全区后，灯光继续作用10～15s，熄灯后结束一次测试，大鼠所在支臂就作为下一次测试的起点，两次测试时间间隔为30s或休息1min后再予以第2次测试，依次重复，测试至达连续9／10标准。②随机不休息法：安全区以无规则的次序变换。开始时，对大白鼠所在支臂与另一支臂通电，动物在电击下逃窜至灯光区后，再保持10s或30s为一次测试。然后以动物所在支臂为下次测试的起始位置进行下一次测试。③顺序法：三臂末端小区按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅰ臂轮流作为起步区或安全区。以上具体方法还可以进一步划分为两类：1）每天固定训练次数，一般为20次连续训练3～4d，大鼠一般都能达到学会标准；2）不固定训练次数，采取分段连续训练法，即每训练10次，休息1min，连续训练直到学会为止，训练在1d内完成。一般第一类方法较为多用。

记忆保持（再现）测试

学习测试24h、48h、1周、30d后，再以同样方法测试至9／10标准。正确反应次数定为A，以A／10表示记忆的保持的能力，此值越高说明记忆力越好。

迷宫测试结果的影响因素

动物的筛选

严把筛选关是保证实验结果可靠性的关键之一。如果筛选不严格，混进了本身存在学习记忆障碍的动物，则会造成实验结果的不准确，导致假阳性或假阴性的结论。

操作规范化

在EN的判定和TRT测定上容易存在主观误差，所以训练最好由专人负责进行，尽量减少判断上的人为误差。

实验环境

安静、光线较暗的环境较为适宜。一般在上午或下午的固定时间进行，以排除噪音、时间等外界干扰。

仪器性能及参数的调试

①电压（刺激强度）：范围一般在30～70V，因为存在个体差异，每个大鼠对电击的敏感性不同，所以实际操作时应以让动物刚好跑动的强度为该动物行为训练过程中的固定强度。反之，电压太小，动物可以耐受，以至于停留在起步区，不发生逃避行为；电压太大，动物可被击伤，从而四处逃窜，甚至夺盖跳出，使辨别学习无法进行。②延时：一般采用3～5s，多用5s，表示灯亮与电击开始的间隔潜伏期为5s，因为动物的反应时指从信号灯亮开始至大鼠第一次逃至灯亮区为止所耗的时间，包括了延时在内，所以延时一定要准确，并且在整个实验过程中保持不变，否则会影响实验结果。③电栅的导电性能要稳定：实验过程中大鼠产生的粪便会使箱底铺设的电栅锈蚀，导电性减低；有时还会发生短路，不能导电。这时大鼠就停留在该臂，逃避行为减少甚至不发生，这样便影响了正误的判断以及反应时间的计算，所以粪便一定要及时清理。一般实验前需用砂纸将铜棒打磨一遍，如果发现线路有问题，要立即检修，否则结果就不精确。

大鼠迷宫训练中存在的问题

①实验过程由实验者操作，对仪器的三路电灯及三条电栅电路的开关采用半自动或手动控制，是一项费时费力的工作，且在EN的判定和TRT测定上存在主观误差；②每只大鼠每天训练20次，通常至少要连续训练4d，实验耗时长、仪器易损坏；③由于个体差异，对电击耐受性差和对电击不敏感的大鼠需被淘汰；④电击刺激大鼠易引起排便增加，常导致迷宫底部铜棒出现短路，而其气味对后来大鼠也会产生一定影响等。